ELEKTRO METALURGY

Electro metalurgi
Prinsip kerja electro metalurgi :
Adalah suatu elektrolisa dimana penggunaan energy listrik untuk mengendapkan suatu metal atau logam pada salah satu elektrodanya.
Elektrolisa ini dibagi menjadi tiga macam yaitu :
Suatu elektrolisa didalam larutan air
Elektrolisa didalam larutan garam
Elektrolisa didalam larutan zat organik
Yang banyak digunakan pada elektrolisa metal adalah dalam larutan air dan larutan garam, sedangkan elektrolisa yang dilakukan didalam larutan zat organic sangat jarang digunakan.
Pekerjaan elektrolisa ini terdiri dari 2 tingkatan, yaitu :
Electro winning
Electro refinery
Hasil yang didapat didalam electro winning, selanjutnya dimurnikan melelui electro refinery. Pekerjaan diddalam elektrolisa dilakuka dengan arus searah, dimana daerah elektrolisa positif didebut anoda dan yang negative disebut katoda.

Pada anoda terjadi reaksi oksidasi, dimana logam kurang mulia akan terisolir daripada logam-logam mulia misalnya Zn lebih mudah terisolir dibandingkan dengan Cu, sedangkan didalam katoda logam mulia akan lebih dahulu tereduksi misalnya Cu lebih dahulu mengendap pada katoda daripada H¬2SO¬4 dan Zn.

Dimisalkan : ZnSO4¬¬¬¬¬¬ dan CuSO4 dalam suatu larutan
Ditambah secara kontinu dan berapa bayak yang menempel untuk mencapai keseimbangan. Dengan kata lain:
Pada katoda (reduksi) yang lebih mulia akan mengalami pengendapan
Pada anoda (oksidasi) yang kurang mulia tidak mengalami pengendapan


Anoda : Zn <====> Zn++ + 2 e
Terjadi pada keseimbangan
Katoda : Cu++ + 2 e <====> Cu

Zn + Cu++ <====> Zn++ + Cu

Dan kalau tidak terjadi keseimbangan maka akan terjadi sebaliknya .

Banyak penempelan logam pada plat katoda adalah berbanding lurus dengan elektrisitet pada larutan.
Misalnya :
Kekuatan elektrisitet = q Coulomb
q coulomb w gram
2q coulomb 2w gram
w = (gram equivalent)/F x q

dimana : F = 96500 coulomb (faraday)

Contoh untuk perak
1 faraday = 96.500 coulomb akan dapat mengendapkan gram equifalent = 107.8 gram equivalent Ag.

1 F = 96.500 c = 107.8/1 gr Ag

1 F = 96.500 c = (663⁄2)/1 gr Cu

Suatu perhutungan kwalitatif dalam perhitungan ini, diambil suatu contoh elektrolisa winning dari Zn.

Reaksi pada katoda :
Zn++ + 2e Zn
reduksi
H+ + 2e ½ H2

Misalnya pH = 7

(Zn++) = 1

∑ Zn/(Zn++) = - 0,76 (daftar)

∑ H2/(K+) = 0 + 0,057 log 10-7 = - 0,413

Dari hal ini dapt kita ktahui bahwa E lebih dahulu ke katoda, kemudian baru disusul Zn.

∑ = Eo + (R T)/(n F) ln (( OX ))/((red))

∑ = Eo + (2,3 R T)/(n F) log (( OX ))/((red))

Dimana :
T = 298o K (temperatur kamar)
F = 96.500 coulomb
R = 8,31 x 107 erg/gr mole oK

E = EO + 0.059/n log (( OX ))/(( red ))



Pyrometalurgi

Pyrometalurgi adalah suatu proses didalam metalurgi yang berlangsung pada temperature yang tinggi sehingga menyebabkan terjadi reaksi kimia.

Bagian –bagian dari kegiatan pyrometalurgi :
Kalsinasi 5. Konverting
Roasting 6. Destilasi
Smelting 7. Metallothermi
Agglomerasi 8. Likwasi

Kalsinasi
Kalsinasi adalah proses yang biasanya dilakukan dalam pyrometalurgi yang terjadi pada temperature yang tinggi. Proses ini dilakukan tanpa adanya penambahan suatu reagen kimia dan tidak sampai terjadi peleburan. Proses ini biasanya terjadi pada hidrat atau karbonat.

Contoh :
Hydrat : M O H2O(s) to→ M O (s) + H2O(g) - x cal

CaH2O2 CaO + H2O

Carbonat : M O CO2(s) to→ M O (s) + CO2(g) - y cal

CaCO3 CaO + CO2

ΔG = ΔGo + R . T . ln K

K = (MO x p CO2)/(MO CO2) = (CaO x p CO2)/CaCO3

ΔG = ΔGo + R . T . ln (CaO x p CO2)/CaCO3

Dalam keadaan setimbang ΔG = 0

Jadi ΔGo = - R . T . ln (CaO x p CO2)/CaCO3


Proses ekstraksi terbagi atas :
Netral smelting
Reduksi smelting
Oksidasi smelting
Sulfidasi smelting
Consentrasi smelting

Yang terpenting di dalam proses ekstraksi ini adalah netral smelting dan reduksi smelting.
Dapur yang dipakai dalam smelting ada 3 macam, yaitu :
Schacht Oven
Scraal Oven (Reverberatory Furnace)
Electrik Oven (Electric Furnace)
Schacht oven mempunyai bentuk slinder yang vertical, misalnya dapur tinggi yang biasa memproses besi baja. Ukurannya bervariasi, feedingnya masuk dari atasdan produknya didapat dari bagian bawah. Didalam pemakaian schacht ini hal-hal yang harus diperhatikan adalah :
Ketahanan mekanis dari pada feeding
Kemurnian dari pada bahan bakar




Prinsip Pekerjaan Smelting.
Yang harus diperhatikan adalah bentuk material yang berbentuk sulfida
Contoh :
PbS oksida roasting PbO reduksi smelting Pb
Gas yang dipakai : C , CO , dan H2
Selain itu juga memungkinkan suatu bijih dari oksidasi

Oksidasi smelting
Pemakaian dalm oksidasi smelting adalah terutama pada oksigen Flash Smelting dari Cupper Nikel Sulfida. Konsentrat dalam bentuk pupuk dengan zat pembakar yang didapat dari udara atau zat pembakar yang dapat dibawa kedaerah zone roasting dapat merubah suatu suatu sulfida menjadi oksida pada zone smelting dan reaksinya merupakan reaksi eksoterm.

Sulfida Smelting
Pada sulfide smelting, suatu sulfide yang bukan sulfide (misalnya bijih nikel yang bukan oksida) dirubah menjadi nikel oksida. Dalam hal ini nikel sulfide yang terbentuk adalah dalam bentuk matte, sedangkan oksida dalam bentuk slag.
NiO + CaS NiS + CaO
NiS = Matte
CaO = Slag

Cementasi smelting
Didalam cementasi smelting, suatu matte (suatu sulfida) dengan bantuan suatu logam tertentu dapat terbentuk atau dapat terjadi logam yang dikehendaki.
Sb2S3 + 3 Fe 6 Sb + 3 FeS
(scrap)
Agglomerasi
Adalah suatu proses penggumpalan dari partikel-partikel yang kecil/halus menjadi partikel yang besar/kasar. Agglomerasi ini dapat dilakukan pada ore/bijih, konsentrat, juga partikel-partikel yang telah mengalami rosting. Untuk pekerjaan selanjutnya yang telah ditentukan. Produk/hasil dari agglomerasi ini memperkuat sifat mekanis dari partikel yang mengalami agglomerasi.
Agglomerasi dapat dilakukan dalam 2 kondisi, yaitu:
Agglomerasi pada kondisi dingin
Agglomerasi dalam kondisi panas
Agglomerasi secara dingin
Dalam bentuk briket
Contoh : Pada Zink Metalurgi dimana ZnO(Zink Oksida) dari hasil roasting mempunyai partikel yang sangat halus, dengan ditambahkan denmgan reduktor C carbon dapat membentuk suatu briket dengan ukuran gumpalan yang lebih besar dan porositas yang lebih baik.
Pembentukan Pellet.
Adalah suatu proses agglomerasi, dimana konsentrat ynag sangat halus akan dapat terbentuk menjadi suatu bnetuk seperti bola-bola kecil dengan diameter 1 – 2 cm.
Proses ini terjadi pada temperature antara 1000oC – 1300oC yang akan menghasilkan sifat mekanis yang lebih kuat.
Pembentukan dari pada pellet ini, terdiri atas partikel-partikel yang sangat halus ditambah dengan 10% berat air dan 1% dari flux sebagai bahan tambahan. Yang penting didalam proses Pelletisasi ini adalah proses penggumpalannya.
Flux yang dipakai dapat berupa :
Bentonit, misalnya alumino silikat
Zat-zat organis, misalnya dextran
Garam-garam loga, seperti natrium silikat/ Na2SiO3 atau CaCl2.
Peralatan pekerjaan pelletisasi :
Peralatan dalam bentuk tromol
Peralatan dalam bentuk schotel.
Agglomerasi secara panas
Dalam hal ini, prosesnya disebut dengan “sintering” dan produknya dinamakan ‘sinter’
Pada proses sintering ini, secara sebagian feedingnya akan mengalami peleburan.
Feeding terdiri dari :
Konsentrat yang halus tapi > 100 mμ
15 % kokas, sebagai bahan bakar
10 n% air supaya bersifat porous
Spesifikasi dari pada alat Dwight cloyd :
Panjang = 50 m
Lebar = 2 m
Tebal = 30 – 50 cm
Kecepatan = 1 m/menit
Produk = 3 ton/m2/jam
Pemakaiannya biasanya untuk pembuatan sinter bijih besi dan juga pada apembuatan sinter pada proses metalurgi dari timah hitam.

Spesifikasi Sintering Pelletisasi
Sifat feeding Dapat bervariasi Ukuran feeding sangat perlu
Reduksi Baik (porous) Sangat baik
Tahanan mekanis Kurang baik Sangat baik
Energy 15 x 106 k cal/ton 7 x 106 k cal/ton
Tenaga listrik 20 kwh/ton 40 kwh/ton

Converting
Converting juga merupakann suatu proses metalurgi yang berjalan pada temperature yang tinggi, dimana dalam hal ini biasanya merupakan suatu proses difenery. Zat-pembakar atau zat asam yang diperlukan dapat berasal dari udara dan zat-zat yang murni atau dapat juga dari suatu persenyawaan oksida.





Tipe converting :
Converting yang vertical
Pada converting yang vertical kebanyakan pemakaiannya adalah pada melaturgi besi baja. Dalam hal ini udara dapat dibawa kebagian atas maupun kebagian bawah dari converter.
Converting yang horizontal
Pada converting yang horizontal, umumnya dipakai pada Cupper metalurgi. Zat asam dapat dibawa pada bagian atas dari converter. Feeding dari pada konvertor umumnya terdiri dari metal cairan yang dapat juga digunakan suatu scrab sebagai keseimbangan panas.